Гелий

(от греч. Helios-солнце. Лат. Helium) He, хим. Элемент VIII гр. Периодич. Системы, ат. Н. 2, ат. М. 4,002602. Относится к благородным газам. Атмосферный Г. Состоит из изотопов 3 Не (0,00013% по объему) и 4 Не. Поперечное сечение захвата тепловых нейтронов для 4 Не 68*10-32 м 2, для 3 Не-54*10-26 м 2. Конфигурация электронной оболочки 1s2. Энергия ионизации Не 0 -> Не + -> Не 2 + соотв. 2372 и 5250 кДж/моль. Ван-дер-ваальсов радиус 0,122 нм, ковалентный радиус 0,04-0,06 нм. Г.-один из наиб. Распространенных элементов космоса-занимает второе место после водорода. Содержание Г. В атмосфере (образуется в результате распада Ac, Th, U) 5,27*10-4% по объему. Запасы Г. В атмосфере, литосфере и гидросфере оцениваются в 5*1014 м 3. Гелионосные прир.

Газы содержат, как правило, до 2% по объему Г. Главные пром. Месторождения этих газов находятся в США (2,1*1010 м 3 Т.), СССР, Канаде (108 м 3), ЮАР. Гелий содержится также в минералах. Клевеите, монаците, торианите (до 10,5 л/кг). Свойства. Г.-одноатомный газ без цвета и запаха. Св-ва изотопов Г. Приведены в таблице. Ур-ния температурной зависимости давления пара 4 Не. Теплопроводность Г. 0,1437 Вт/(м*К). Магн. Восприимчивость Ч 1,9*10-6. Ур-ние температурной зависимости вязкости:*107 = 5,023Т 0,647 Па*с (4-1000 К). СВОЙСТВА ИЗОТОПОВ ГЕЛИЯ Жидкий Г.-квантовая жидкость, т. Е. Жидкость, в макроскопич. Объеме к-рой проявляются квантовые св-ва составляющих ее атомов. Квантовые эффекты существенны при очень низких т-рах, когда длина волны де Бройля для теплового движения атомов становится сравнимой с расстоянием между ними.

На рисунке приведена диаграмма состояния 4 Не. При 2,17 К и давлении паров 0,005 МПа (т. Наз. -точка) жидкий 4 Не (бозе-жидкость) претерпевает фазовый переход второго рода (от Не I к Не II), сопровождающийся резким изменением ряда св-в. Теплоемкости, вязкости, плотности и др. С увеличением давления т-ра перехода смещается в область более низких т-р (зависимость от давления показана на рисунке -линией). Для Не II характерна сверхтекучесть-способность протекать без трения через узкие (диам. Менее 100 нм) капилляры и щели. Это св-во открыто в 1938 П. Л. Капицей. Сверхтекучесть обусловлена переходом при т-рах ниже части атомов жидкого Г. В состояние с нулевым импульсом. Не I бурно кипит во всем объеме, Не II-спокойная жидкость с ясно выраженным мениском.

Различие в их поведении объясняется необычайно высокой теплопроводностью Не II (во много миллионов раз выше, чем у Не I). Сверхтекучесть проявляет также и жидкий 3 Не (ферми-жидкость) вблизи абс. Нуля (менее 2,6*10-3 К) и давлении ок. 3,4 МПа. Жидкий Г.-единственное в-во, не затвердевающее при нормальном давлении даже вблизи О К. Он кристаллизуется только под давлением более 2,5 МПа. Кристаллич. Решетка 4 Не гексагональная с плотной упаковкой. 3 Не при одной и той же т-ре в зависимости от давления может находиться в двух модификациях. (решетка кубическая) и (гексагональная с плотной упаковкой). Т-ра тройной точки 3,15 К, давл. 14,3 МПа. У 4 Не тройная точка отсутствует. Для газообразного Г. Характерна высокая способность проникать сквозь перегородки из пластмасс, стекла и нек-рых металлов.

Р-римость Г. В воде (см э/л)-9,78 (0.